化工基础第四章习题答案.doc

2、如习题1燃烧炉得平壁就是一层厚度为230mm得耐火砖(λ=1、163)、一层普通砖厚度为240mm得普通砖(λ=0、5815)与一层厚度为40mm得保温材料(λ=0、07)砌成,当定态后测得内壁面温度为720℃,保温材料外表面温度为70℃。试计算耐火砖与普通砖、普通砖与保温材料间得交界面温度。

解:

3.平壁炉就是用内层为120mm厚得耐火砖与外层为230mm得普通砖砌成。两种砖得导热系数均为未知。测得炉内壁温度为800℃,炉外侧壁面温度为113℃。为减少热损失,后又在普通砖外包一层厚度为50mm、导热系数为0、2?W/(m?℃)得石棉。包扎后测得各层温度为:炉内壁温度为800℃,耐火砖与普通砖界面温度为686℃,普通砖与石棉界面温度为405℃,石棉外侧温度为77℃。试求包扎后热损失较原来热损失减小得百分数?

4、在φ50mm×5mm得不锈钢管(λ1=16W·m-1·K-1)外包扎30mm厚得石棉(λ2=0、22W·m-1·K-1),测得管内壁面温度为600℃,石棉外壁面温度为100

若上述温差保持不变,欲使热损失减少60％,在石棉外层再包裹一层保温材料(λ3=0、07)。问:该保温材料得厚度应为多少？

30mm

30

5

50

⑴管线得热损失2

2π

Σ[·]

ln

r1

ri+1

1

λi

Q/L=·Δt

2

2×3、14(600-100)

[·ln+?ln]

r1

r2

1

λ1

1

λ2

r2

r3

=

①管线各层半径

r1=(50-2×5)/2=20(mm)=0、02m,

r2=r1+5×10-3=0、025(m),r3=r2+30×10-3=0、055(m);

②导热系数

λ1=16W·m-1·K-1,λ2=0、22W·m-1·K-1。

—18—

0、014+3、58431403140[

0、014+3、584

3140

3140

[·ln+?ln]

20

25

1

16

1

0、22

25

55

Q/L==

r4-r330mm5mm50

r4-r3

30

5

50

⑵需加保温层得厚度

①确定管线得热损失

Q’/L=873-873×60％

=349、2(J·s-1·m-1)

0、014+3、584+?ln3140

0、014+3、584+?ln

3140

1

0、07

55

r4

349、2=

3、598+

3、598+?ln

3140

1

0、07

55

r4

=

移项整理有:

349、2×[3、598+14、29·ln(r4/55)]=3140

1256、4+4990·ln(r4/55)=3140

则:

ln(r4/55)=(3140-1256、4)/4990=0、377

lnr4=0、377+ln55=0、377+4、007=4、384

即:

r4=arcln4、384=80(mm)

③确定保温材料得厚度

r4-r3=80-55=25(mm)=0、025m

9.在一列管换热器中,用水蒸气加热原油。管子规格为Φ25mm×2、5mm,管内原油得表面传热系数为1000W·m-2·K-1,管内污垢层得热阻系数Rh,1=1、5×10-3m2·K·W-1;管外水蒸气加热原油,管外水蒸气冷凝得表面传热系数为10000W·m-2·K-1,管外污垢热阻及管壁得热阻可忽略不计,试求传热系数及各部分热阻占总热阻得百分数。

解:基于管外表面得K2用下式计算